KR101100275B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법을 개시한 것으로서, 기판 상에 공급된 처리액을 끓는 점의 온도로 가열하여, 처리액의 가열 시 발생하는 기포의 타력으로 기판 상의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
Figure R1020080118096
기판, 세정, 처리액, 가열 부재, 끓는 점

Description

기판 처리 방법{METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 세정 처리하는 기판 세정 장치와, 이를 이용하여 기판을 세정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정들이 요구된다.
이들 공정 중 식각 공정은 기판상에 형성된 막질을 제거하는 공정이고, 세정 공정은 반도체 제조를 위한 각 단위 공정의 진행 후 기판 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하는 공정이다. 식각 공정 및 세정 공정은 공정 진행 방식에 따라 습식 방식과 건식 방식으로 분류되며, 습식 방식은 배치 타입의 방식과 스핀 타입의 방식으로 분류된다.
스핀 타입의 방식은 한 장의 기판을 처리할 수 있는 척 부재에 기판을 고정한 후, 기판을 회전시키면서 분사 노즐을 통해 기판에 약액 또는 탈이온수를 공급하여, 원심력에 의해 약액 또는 탈이온수를 기판의 전면으로 퍼지게 함으로써 기판 을 세정 처리하며, 기판의 세정 처리 후에는 건조 가스로 기판을 건조한다.
본 발명은 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는 기판이 놓이는 기판 지지 부재; 상기 기판 지지 부재에 놓인 상기 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 부재; 및 상기 처리액 공급 부재로부터 공급된 상기 기판상의 상기 처리액을 가열하는 가열 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리액 공급 부재는 기판으로 약액을 토출하는 노즐; 상기 노즐을 지지하는 노즐 암; 및 상기 노즐이 상기 기판의 중심으로부터 가장자리로 이동 가능하도록 상기 노즐 암을 구동시키는 구동기를 포함하고, 상기 가열 부재는 상기 노즐 암에 설치될 수 있다.
상기 가열 부재는 상기 노즐을 감싸는 원판 형상으로 제공될 수 있다.
상기 처리액 공급 부재는 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급원; 및 상기 처리액 공급원과 상기 노즐을 연결하는 처리액 공급 라인 상에 설치되며, 상기 처리액 공급 라인을 통해 흐르는 상기 처리액을 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 방법은 기판에 처리액을 공급하고, 상기 기판 상의 상기 처리액을 가열하여, 상기 처리액의 가열 시 발생하는 기포의 타력으로 상기 기판 상의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 기판 상에 공급된 상기 처리액은 상기 처리액의 끓는 점의 온도로 가열될 수 있다.
상기 처리액은 상기 처리액의 끓는 점보다 수 ℃ 이하의 온도 상태로 상기 기판에 공급될 수 있다.
상기 기판은 회전되고, 상기 기판에 공급된 상기 처리액을 가열하는 가열 부재는 상기 기판의 중심과 가장자리 간을 이동할 수 있다.
상기 가열 부재는 상기 기판의 중심과 가장자리를 잇는 곡선 경로를 따라 이동할 수 있다.
상기 기판은 상기 기판에 공급되는 상기 처리액이 원심력에 의해 급속히 비산하는 것을 방지하도록 저속으로 회전될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판상의 처리액을 끓는 점의 온도로 가열하여, 처리액에 생성되는 기포의 타력을 이용해 기판상의 이물질을 제거할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호 를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판을 세정 처리하기 위한 것으로, 공정 설비(10)와 설비 전방 단부 모듈(20)을 포함한다. 공정 설비(10)는 기판을 매엽 방식으로 세정 처리하는 공정을 진행한다. 설비 전방 단부 모듈(20)은 공정 설비(10)의 전방에 장착되며, 기판들이 수용된 용기(C)와 공정 설비(10)간에 기판을 이송한다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 복수의 로드 포트들(22)과 프레임(24)을 가진다. 로드 포트들(22)은 일 방향으로 나란하게 배치되고, 프레임(24)은 로드 포트들(22)과 공정 설비(10) 사이에 위치한다.
기판을 수용하는 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)에 의해 로드 포트(22) 상에 놓인다. 용기(C)는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다.
프레임(24) 내에는 프레임 로봇(25)과 도어 오프너(미도시)가 설치된다. 프레임 로봇(25)은 제 1 이송 레일(26)을 따라 이동하며 로드 포트(22)에 놓인 용기(C)와 공정 설비(10) 간에 기판을 이송한다. 도어 오프너(미도시)는 용기(C)의 도어를 자동으로 개폐한다.
프레임(24)에는 청정 공기가 프레임(24) 내에서 하강 기류를 형성하며 흐르도록 프레임(200) 내로 청정 공기를 공급하는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)(미도시)이 제공될 수 있다.
공정 설비(10)는 다수의 공정 유닛들(200,300,400)을 포함한다. 공정 유닛들(200,300,400)은 기판의 세정 처리를 위한 것으로, 세정 공정상의 기능(Function)에 따라 기판 이송 유닛(200), 버퍼 유닛(300) 및 세정 유닛들(400)로 나뉜다.
기판 이송 유닛(200)은 설비 전방 단부 모듈(20)의 타 측에 수직 방향으로 배치된 이송 통로(210)를 가진다. 이송 통로(210)에는 메인 이송 로봇(220)이 설치되며, 메인 이송 로봇(220)은 제 2 이송 레일(230)을 따라 이동한다.
버퍼 유닛(300)은 기판 이송 유닛(200)과 설비 전방 단부 모듈(20)의 사이에 배치되며, 공정 설비(10)에 로딩되는 기판과 공정 설비(10)로부터 언로딩되는 기판이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다.
세정 유닛들(400:400a,400b,400c,400d,400e,400f)은 기판 이송 유닛(200)의 양측에 길이 방향을 따라 나란하게 배치되며, 기판을 세정 처리하는 공정을 진행한다. 버퍼 유닛(300)과 세정 유닛들(400:400a,400b,400c,400d,400e,400f) 사이, 그 리고 세정 유닛들(400:400a,400b,400c,400d,400e,400f) 사이에는 메인 이송 로봇(220)에 의해 기판이 이송된다.
도 2는 도 1의 세정 유닛의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 세정 유닛은 처리 용기(420), 기판 지지 부재(440), 그리고 처리액 공급 부재(460)를 포함한다.
처리 용기(420)는 제 1, 제 2 및 제 3 회수통(421,422,423)을 가진다. 본 실시 예에서는, 처리 용기(420)가 세 개의 회수통(421,422,423)으로 이루어지나, 회수통(421,422,423)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
제 1 내지 제 3 회수통(421,422,423)은 기판(W)의 처리 공정시 기판(W)으로 공급되는 처리액을 회수한다. 제 1 내지 제 3 회수통(421,422,423)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥 벽과, 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 구비한다. 제 2 회수통(422)은 제 1 회수통(421)을 둘러싸고, 제 1 회수통(421)으로부터 이격되어 위치한다. 제 3 회수통(423)은 제 2 회수통(422)을 둘러싸고, 제 2 회수통(422)으로부터 이격되어 위치한다.
제 1 내지 제 3 회수통(421,422,423)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액이 유입되는 제 1 내지 제 3 회수 공간(RS1, RS2, RS3)을 형성한다. 제 1 회수통(421)은 제 1 회수 라인(424)과 연결된다. 제 1 회수 공간(RS1)에 유입된 처리액은 제 1 회수 라인(424)을 통해 외부로 배출된다. 제 2 회수통(422)은 제 2 회수 라인(425)과 연결된다. 제 2 회수 공간(RS2)에 유입된 처리액은 제 2 회수 라인(425)을 통해 외 부로 배출된다. 제 3 회수통(423)은 제 3 회수 라인(426)과 연결된다. 제 3 회수 공간(RS3)에 유입된 처리액은 제 3 회수 라인(426)을 통해 외부로 배출된다.
처리 용기(420)는 처리 용기(420)의 수직 위치를 변경시키는 수직 이동 부재(430)와 결합된다. 수직 이동 부재(430)는 제 3 회수통(423)의 외측벽에 연결되고, 기판 지지 부재(440)의 수직 위치가 고정된 상태에서 처리 용기(420)를 상/하로 이동시킨다. 이에 따라, 처리 용기(420)와 기판 지지 부재(440) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(420)는 각 회수 공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액을 다르게 할 수 있다.
본 실시 예에서는, 처리 용기(420)를 수직 이동시켜 처리 용기(420)와 기판 지지 부재(440) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시키나, 이와 달리 기판 지지 부재(440)를 수직 이동시켜 처리 용기(420)와 기판 지지 부재(440) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.
기판 지지 부재(440)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(446)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 부재(440)는 원형의 상부 면을 갖는 지지판(442)을 가지며, 지지판(442)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재(443,444)가 설치된다. 핀 부재는 지지 핀(443)들과 척킹 핀(444)들을 가진다. 지지 핀(443)들은 지지판(442)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치되며, 지지판(442)으로부터 상측으로 돌출되도록 구비된다. 지지 핀(443)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 지지판(442)으로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다. 지지 핀(443)들의 외 측에는 척킹 핀(444)들이 각각 배치되며, 척킹 핀(444)들은 상측으로 돌출되도록 구비된다. 척킹 핀(444)들은 다수의 지지 핀(443)들에 의해 지지된 기판(W)이 지지판(442) 상의 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀(444)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
지지판(442)의 하부에는 지지판(442)을 지지하는 지지 축(445)이 연결되며, 지지 축(445)은 그 하단에 연결된 구동부(446)에 의해 회전한다. 구동부(446)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 지지 축(445)이 회전함에 따라 지지판(442) 및 기판(W)이 회전한다. 또한, 구동부(446)는 지지판(442) 상에 기판(W)을 로딩하거나 지지판(442)으로부터 기판(W)을 언로딩하는 경우, 그리고 기판 처리 공정 중 필요할 때 지지판(442)을 상하로 이동시킬 수 있다.
처리액 공급 부재(460)는 기판 지지 부재(440) 상에 놓인 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 부재(460)는 수직하게 배치되며 기판(W)으로 처리액을 공급하는 노즐(462)을 가진다. 노즐(462)은 노즐 암(464)에 의해 지지된다. 노즐 암(464)은 노즐(462)과 직각을 유지하도록 수평 방향으로 배치되며, 노즐 암(464)의 일단은 노즐(462)의 끝단에 결합된다. 노즐 암(464)의 타단에는 노즐 암(464)와 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치되며, 공정 진행시 또는 공정 전후에 노즐(462)을 이동시키는 이동 로드(466)가 결합된다. 이동 로드(466)를 구동시키는 구동기(미도시)는 노즐(462)을 회전시키기 위한 모터일 수 있으며, 선택적으로 노 즐(462)을 기판(W)의 반경 방향으로 직선 이동시키기 위한 어셈블리일 수도 있다. 구동기(미도시)의 구동력에 의해 노즐(462)은 기판의 중심과 가장자리 간을 이동할 수 있다.
노즐(462)에는 처리액 공급 라인(471)이 연결된다. 처리액 공급 라인(471)은 복수 개의 분기 라인들(472a,472b)로 분기된다. 분기 라인(472a)에는 약액 공급원(473)이 연결되고, 분기 라인(472b)에는 탈이온수 공급원(474)이 연결된다. 처리액 공급 라인(471)과 분기 라인들(472a,472b)에는 밸브(475a,475b,475c)가 각각 설치되며, 약액 공급 라인(471)에는 약액 또는 탈이온수의 공급 유량을 조절하는 유량계(476)가 제공된다. 그리고, 처리액 공급 라인(471) 상의 노즐(462)과 유량계(476) 사이에는 처리액 공급 라인(471)을 통해 흐르는 약액 또는 탈이온수를 가열하기 위한 히터(478)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 히터(478)는 노즐(462)로 공급되는 약액 또는 탈이온수를 끓는 점보다 수 ℃ 이하의 온도로 가열할 수 있다.
노즐 암(464)에는 노즐(462)로부터 기판으로 토출된 기판상의 처리액(약액/탈이온수)을 가열하는 가열 부재(480)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(480)는 기판상의 처리액(약액/탈이온수)을 끓는 점의 온도로 가열할 수 있다. 기판상의 처리액(약액/탈이온수)이 끓는 점의 온도로 가열되면, 처리액(약액/탈이온수)이 끓으면서 처리액(약액/탈이온수) 내에 기포가 발생하고, 기포의 타력에 의해 기판상의 이물질이 효과적으로 제거될 수 있다. 가열 부재(480)는 토러스(Torus) 모양의 원판 형상으로 제공될 수 있으며, 노즐(462)을 감싸도록 노즐 암(462)에 설치될 수 있다.
도 3은 도 2의 노즐 암의 동작을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 기판을 세정하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 약액을 이용한 약액 처리 과정과 탈이온수를 이용한 린스 처리 과정은, 사용되는 처리액이 다를 뿐, 설비의 동작 과정은 유사하므로, 이하에서는 탈이온수를 이용한 기판의 린스 처리 과정을 예로 들어 설명한다.
탈이온수 공급원(474)으로부터 공급되는 탈이온수는 분기 라인(472a)과 처리액 공급 라인(471)을 통해 유량계(476)로 유입되고, 유량계(476)에서 유량이 조절된 탈이온수는 히터(478)로 유입된다. 히터(478)는 탈이온수가 끓는 점(100℃) 보다 수 ℃ 이하의 온도 상태가 되도록 탈이온수를 가열한다. 예를 들어, 탈이온수는 대략 92 ~ 95 ℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다.
끓는 점 이하의 온도로 가열된 탈이온수는 노즐(462)을 통해 기판(W)으로 공급된다. 이때, 기판(W)은 공급된 탈이온수가 원심력에 의해 급속히 비산하는 것을 방지하도록 저속으로 회전될 수 있다. 기판(W)이 저속으로 회전하면, 기판(W)상에는 일정량의 탈이온수가 존재하고, 기판(W)상의 탈이온수는 가열 부재(480)에 의해 가열된다. 가열 부재(480)는 탈이온수를 끓는 점의 온도(100℃)로 가열할 수 있다. 탈이온수가 끓는 점의 온도로 가열되면, 탈이온수가 끓으면서 탈이온수 내에 기포가 발생하고, 기포의 타력에 의해 기판상의 이물질이 제거될 수 있다.
이때, 노즐 암(464)은 기판(W)의 상부에서 스윙 동작을 하며, 노즐 암(464)의 스윙 동작에 의해 가열 부재(480)가 기판(W)의 중심과 가장자리 간을 이동할 수 있다. 기판(W)이 회전하고, 가열 부재(480)가 기판(W)의 중심과 가장자리 간을 이동하므로, 기판(W)의 전면(全面)에 대해 린스 공정을 진행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 세정 유닛의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 노즐 암의 동작을 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
420 : 처리 용기 440 : 기판 지지 부재
460 : 처리액 공급 부재 462 : 노즐
464 : 노즐 암 480 : 가열 부재

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판 지지 부재에 기판을 로딩하는 단계;
    상기 기판상에 처리액을 공급하는 단계; 및
    가열 부재를 이용하여 상기 기판 상에 공급된 상기 처리액을 가열하는 단계를 포함하되;
    상기 처리액을 가열 시 발생하는 기포의 타력으로 상기 기판상의 이물질을 제거하고,
    상기 기판 상에 공급되는 상기 처리액은 상기 처리액의 끓는 점의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리액은 상기 처리액의 끓는 점보다 수 ℃ 이하의 온도 상태로 상기 기판에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 회전되고,
    상기 기판에 공급된 상기 처리액을 가열하는 가열 부재는 상기 기판의 중심과 가장자리 간을 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 기판의 중심과 가장자리를 잇는 곡선 경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판에 공급되는 상기 처리액이 원심력에 의해 급속히 비산하는 것을 방지하도록 저속으로 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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